圖為某化工企業(yè)氣化爐吊裝施工現(xiàn)場(chǎng)。
自1882年世界首臺(tái)魯奇煤氣化爐投產(chǎn)以來，目前全球已形成30多種不同類型的煤氣化技術(shù)，工業(yè)應(yīng)用前景較好的就有10多種。作為煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)第一大國(guó)，中國(guó)已引入國(guó)外主要先進(jìn)煤氣化技術(shù)，并成為世界上煤氣化應(yīng)用最活躍的國(guó)家。同時(shí)國(guó)內(nèi)企業(yè)與研究單位也相繼開發(fā)出多種適合國(guó)情并擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型煤氣化技術(shù)，至少有6種實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化運(yùn)行。
毫無疑問，中國(guó)已成為當(dāng)今世界煤氣化技術(shù)薈萃的“試驗(yàn)田”。那么，中國(guó)的新型煤氣化技術(shù)推廣應(yīng)用情況到底怎樣？面對(duì)如此豐富多樣的技術(shù)，化工企業(yè)該如何科學(xué)選擇？
現(xiàn)狀： 國(guó)產(chǎn)技術(shù)毫不遜色
煤氣化是煤化工的關(guān)鍵技術(shù)和龍頭技術(shù)，核心是煤氣化爐，包括固定床（移動(dòng)床）、流化床、氣流床3種類型，其中氣流床成為當(dāng)今煤氣化技術(shù)發(fā)展的主流。近10年來，我國(guó)煤氣化技術(shù)開發(fā)明顯加快，相繼開發(fā)成功清華氣化爐、多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化爐、航天加壓粉煤氣化爐、兩段式干粉煤氣化爐以及灰熔聚流化床粉煤氣化爐等煤氣化技術(shù)，形成了與國(guó)外技術(shù)競(jìng)相發(fā)展的局面。
“新型煤氣化技術(shù)主要指粉煤加壓氣化技術(shù)和新型水煤漿氣化技術(shù)。與固定床煤氣化技術(shù)相比，新型煤氣化技術(shù)在節(jié)能環(huán)保、煤種適應(yīng)性等方面具有十分突出的優(yōu)勢(shì)。”中國(guó)化工信息中心副主任李中說，在此次煤氣化技術(shù)/經(jīng)濟(jì)發(fā)展論壇上，國(guó)內(nèi)自主煤氣化技術(shù)與美國(guó)GE、殼牌、西門子GSP、科林CCG等國(guó)外先進(jìn)技術(shù)同臺(tái)競(jìng)技，各展風(fēng)采。記者注意到，國(guó)產(chǎn)化技術(shù)毫不遜色，一些甚至達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
“在第一代清華氣化爐應(yīng)用世界首個(gè)氧氣分級(jí)氣流床煤氣化技術(shù)的基礎(chǔ)上，我們又創(chuàng)新將燃燒凝渣保護(hù)和自然循環(huán)膜式壁技術(shù)引進(jìn)氣化領(lǐng)域，成功開發(fā)了新一代清華水冷壁氣化爐，裝置全部采用我國(guó)自主技術(shù)和國(guó)產(chǎn)設(shè)備，解決了水煤漿氣化技術(shù)的煤種限制和高能耗點(diǎn)火問題，形成了世界第一個(gè)水煤漿水冷壁煤氣化工藝。”清華大學(xué)盈德氣體煤氣化聯(lián)合研究中心主任張建勝教授自豪地說，水冷壁保護(hù)結(jié)構(gòu)水煤漿氣化技術(shù)，具有水煤漿耐火磚和干粉水冷壁氣化爐的優(yōu)點(diǎn)，比如氣化爐操作溫度不再受耐火磚的限制，可以使用灰熔點(diǎn)更高的煤作為原料，煤種適應(yīng)性更寬，覆蓋了褐煤、煙煤到無煙煤全煤階。
除此以外，清華水冷壁氣化爐的水冷壁按照自然循環(huán)設(shè)計(jì)，強(qiáng)制循環(huán)運(yùn)行。即便在停電、停泵等事故狀態(tài)下無法強(qiáng)制供水，水汽系統(tǒng)仍可自然循環(huán)，水冷壁不會(huì)損壞，保證氣化爐安全停車。采用水冷壁結(jié)構(gòu)，也不必每年停車更換錐底磚和全爐向火面磚，單爐年運(yùn)轉(zhuǎn)可達(dá)8000小時(shí)以上。與其他水冷壁爐相比，清華水冷壁氣化爐系統(tǒng)壓力高50%～100%，粗合成氣中H2含量高50%以上，后續(xù)變換、凈化、合成等工序能耗降低，設(shè)備投資和運(yùn)行成本大幅下降。
去年9月，清華水冷壁氣化爐技術(shù)通過中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的科技成果鑒定，總體技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先水平。
華東理工大學(xué)潔凈煤技術(shù)研究所所長(zhǎng)于廣鎖告訴記者，其多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化爐由于采用四噴嘴對(duì)置設(shè)計(jì)，不存在短路物流現(xiàn)象，具有高效節(jié)能、碳轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點(diǎn)。今年4月，日處理煤2000噸級(jí)多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化技術(shù)通過了中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)成果鑒定，專家給予高度評(píng)價(jià)，認(rèn)為該成果創(chuàng)新性強(qiáng)，總體處于同類技術(shù)的國(guó)際領(lǐng)先水平。
中國(guó)華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院研發(fā)的兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù)，創(chuàng)新采用兩室兩段多噴嘴反應(yīng)、分級(jí)氣化，有效氣含量可達(dá)90%以上，碳轉(zhuǎn)化率可達(dá)99%，而且煤種適應(yīng)性好，可氣化灰熔點(diǎn)1500℃以上的原料，包括次煙煤、煙煤、褐煤、無煙煤、石油焦等。“兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù)在我國(guó)首座IGCC示范電站——華能天津綠色煤電250WM級(jí)IGCC示范工程成功應(yīng)用，氣化爐日處理煤2000噸。2012年4月17日，氣化裝置點(diǎn)火投料，11月6日完成72+24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，正式進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)行。運(yùn)行結(jié)果表明，冷煤氣效率82%～84%，碳轉(zhuǎn)化率超過99%。”華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院院長(zhǎng)許世森說。
“HT-L航天粉煤加壓氣化爐匯集了水煤漿及粉煤氣化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，有效氣含量可達(dá)90%以上，碳轉(zhuǎn)化可達(dá)99%，單位氧耗低，對(duì)煤種要求低，而且設(shè)備全部實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。”航天長(zhǎng)征化學(xué)工程股份有限公司總工程師盧正滔介紹說，自2008年航天粉煤加壓氣化裝置首次試車成功至2012年5月上旬，在線運(yùn)行的7臺(tái)氣化爐已使用或試燒過的煤種達(dá)數(shù)10種。其中神木煤、榆神煤和神華化工煤等煤質(zhì)穩(wěn)定，可以優(yōu)化氧煤比等操作參數(shù)，碳轉(zhuǎn)化率較高。
“我們上世紀(jì)80年代就開始探索灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)，先后完成系列中試、低壓工業(yè)應(yīng)用，并邁向加壓技術(shù)示范。”中科院山西煤炭化學(xué)研究所粉煤氣化工程中心總工程師徐奕豐說，2009年晉煤集團(tuán)采用該技術(shù)建成世界首個(gè)劣質(zhì)無煙煤甲醇合成油（MTG）示范項(xiàng)目，配備6臺(tái)0.6MPa灰熔聚氣化爐，單臺(tái)氣化爐日處理300～330噸高灰分、高灰熔點(diǎn)、高硫劣質(zhì)的晉城無煙粉煤。投入運(yùn)行后，冷煤氣效率和有效氣含量均超過70%。2011年4月，灰熔聚流化床劣質(zhì)無煙煤粉煤氣化技術(shù)與工業(yè)化示范項(xiàng)目通過技術(shù)鑒定，專家認(rèn)為該創(chuàng)新成果為解決劣質(zhì)無煙煤氣化難題提供了新的技術(shù)路徑，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
專家： 技術(shù)經(jīng)濟(jì)缺一不可
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